[+ Chọn Đúng ] Biến dòng là gì ? | Cấu Tạo – Nguyên Lý – Ứng dụng

Biến dòng là gì? Đây là thiết bị được sử dụng phổ biến trong công nghiệp cũng như dân dụng. Chúng thường được dùng để giám sát dòng điện trên các loại máy bơm, máy biến áp, lương tiêu thụ điện của nhà máy…

Chúng có rất nhiều chủng loại, hình dạng cũng như kích thước khác nhau. Bài viết này trọng sẽ chia sẻ đến các bạn kiến thức cơ bản về các loại biến dòng cũng như ứng dụng của chúng.

Biến dòng là gì ?

Biến dòng hay còn được gọi với nhiều cái tên khác nhau CT dòng, cảm biến do dòng điện hay biến dòng CT. Chúng được gọi với nhiều cái tên khác nhau nhưng thật ra về ứng dụng và cấu tạo của chúng về cơ bản là giống nhau.

Chúng dùng để chuyển đổi giá trị dòng điện đầu vào thành dạng tín hiệu điện có giá trị thấp hơn dẽ dàng đo đạc và phục vụ cho việc điều khiển, giám sát, cảnh báo.

Biến dòng được thiết kế với cấu trúc giống như biến áp thông thường, với một lõi từ và một cuộn dây quấn xung quanh lõi từ. Dòng điện đầu vào được đi qua lõi từ và tạo ra một dòng điện từ trường, dòng điện này sẽ tạo ra một điện áp ở cuộn dây quấn, điện áp này có giá trị thấp hơn so với điện áp đầu vào. Điều này cho phép người dùng sử dụng các thiết bị đo đạc hoặc bảo vệ thích hợp với giá trị điện áp thấp hơn.

Ngoài ra, biến dòng còn có khả năng cách ly điện giữa mạch đo đạc hoặc bảo vệ và mạch điện cần đo đạc hoặc bảo vệ, giúp đảm bảo an toàn cho người sử dụng và thiết bị.

Biến dòng tiếng anh là gì?

Biến được hiểu với thuật ngữ tiếng anh đó là “Current Transformer” tròng đó

• Current: Là dòng điện
• Transfomer: Là máy biến thế

Bằng ghép hai từ này lại chúng ta có nguyên một cụm đó là máy biến dòng hay gọi tắt là biến dòng CT.

Kí hiệu biến dòng là gì ?

Kí hiệu của Current Transformer (CT) thường được đặt theo một chuẩn quốc tế gồm ba chữ cái: CT. Kí hiệu này có thể được in trên bề mặt của thiết bị CT hoặc được sử dụng trong tài liệu kỹ thuật và các tài liệu liên quan đến hệ thống điện.

Ngoài ra, khi sử dụng CT trong một mạch điện cụ thể, kí hiệu này có thể được sử dụng trong đường dây mạch điện để chỉ định vị trí và chức năng của CT trong mạch.

Gải mã biến dòng 100A/5A

Biểu thị “100A/5A” cho biết tỷ số biến dòng của biến dòng CT đó là 100/5, tức là nó có thể đo dòng điện vào lên đến 100A và đưa ra một dòng điện ra là 5A.

Điều này có nghĩa là khi dòng điện vào biến dòng CT là 100A, dòng điện đưa ra từ nó là 5A. Tỷ số biến dòng cũng có thể được biểu thị bằng cách chia dòng điện đưa ra cho dòng điện vào, trong trường hợp này tỷ số biến dòng là 5/100 = 0,05 hoặc 1/20.

Thông thường, các biến dòng CT được thiết kế với tỷ số biến dòng phù hợp với ứng dụng cụ thể, vì vậy biến dòng có tỷ số biến dòng 100A/5A có thể được sử dụng để đo dòng điện trong các hệ thống điện có dòng điện vào không quá 100A.

Nguyên lý hoạt động của biến dòng là gì ?

Nguyên lý hoạt động của biến dòng dựa trên định luật Faraday về tổng số đường sức điện đóng quanh một vòng dây khi có sự thay đổi về dòng điện hoặc từ trường.

Biến dòng bao gồm hai cuộn dây dẫn chính và được đặt cạnh nhau trên cùng một lõi sắt. Dòng điện xoay chiều chạy qua cuộn dây vào thiết bị sẽ tạo ra một từ trường xoay chiều trong lõi sắt.

Từ trường này sẽ xuyên qua cuộn dây ra ngoài và tạo ra một dòng điện xoay chiều trong cuộn dây ra của thiết bị. Giá trị của dòng điện này phụ thuộc vào tỉ lệ giữa số vòng dây trong cuộn dây vào và cuộn dây ra của thiết bị.

Với biến dòng, ta có thể tăng hoặc giảm điện áp và dòng điện theo tỉ lệ nào đó. Chức năng của biến dòng là chuyển đổi điện áp và dòng điện sang mức độ thích hợp để sử dụng cho các thiết bị điện khác nhau. Biến dòng được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng điện như điều khiển tải, điều khiển động cơ và trong các thiết bị đo lường dòng điện AC.

Ứng dụng của biến dòng là gì ?

Biến dòng là một thiết bị đo lường được sử dụng để chuyển đổi dòng điện cao thành dòng điện thấp hơn để đo lường và kiểm soát trong các ứng dụng điện. Các ứng dụng chính của biến dòng bao gồm:

1. Đo lường và kiểm soát dòng điện

Biến dòng được sử dụng để đo lường dòng điện trong các mạch điện. Nó giúp đo lường dòng điện một cách chính xác và an toàn, giảm thiểu rủi ro và đảm bảo sự ổn định trong quá trình đo lường.

2. Bảo vệ mạch điện

Biến dòng được sử dụng để bảo vệ mạch điện trước các trục trặc, sự cố hoặc tình trạng nguy hiểm. Nó giúp phát hiện các dòng điện không mong muốn và ngăn chặn tình trạng quá tải trong các mạch điện.

3. Điều khiển động cơ

Biến dòng được sử dụng để điều khiển động cơ bằng cách đo lường dòng điện của nó. Nó giúp đảm bảo độ chính xác và độ ổn định trong việc điều khiển động cơ.

4. Điều khiển hệ thống điện tử

Biến dòng được sử dụng để đo lường các dòng điện trong các hệ thống điện tử và điều khiển các hệ thống này một cách chính xác.

5. Kiểm soát năng lượng

Biến dòng được sử dụng để đo lường năng lượng tiêu thụ và sản xuất trong các hệ thống điện. Nó giúp đảm bảo sự hiệu quả và tiết kiệm năng lượng.

Vì vậy, biến dòng có ứng dụng rất rộng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, sản xuất, điện tử và các hệ thống kiểm soát năng lượng.

Phân loại biến dòng

Có nhiều cách phân loại biến dòng (current transformer – CT), tùy thuộc vào tiêu chí phân loại khác nhau, ví dụ như:

Theo loại dòng điện ( Dòng AC hay DC)

Phân loại theo dòng điện thì chúng ta có hai loại điện đó là:

Điện AC và điện DC.

Biến dòng AC

Biến dòng CT được thiết kế để hoạt động với điện áp và dòng điện xoay chiều. Chúng có thể được sử dụng trong các hệ thống một pha hoặc ba pha, và có sẵn trong nhiều kích cỡ và hình dạng khác nhau để phù hợp với các ứng dụng khác nhau.

Biến dòng CT cần được lựa chọn cẩn thận để đảm bảo rằng chúng tương thích với mức độ điện áp và dòng điện của hệ thống được giám sát, và có độ chính xác và độ tuyến tính cần thiết để cung cấp các đo lường đáng tin cậy. 

Biến dòng DC

Biến dòng DC là gì? Đây là loại biến dòng được sử dụng để đo dòng điện một chiều (Direct Current – DC), tức là dòng điện không có biên độ và tần số không đổi theo thời gian. Biến dòng DC thường được sử dụng trong các hệ thống điện có điện áp DC, chẳng hạn như các hệ thống điện năng lượng mặt trời hay trong các thiết bị điện tử.

Tuy nhiên, cần lưu ý rằng không phải loại biến dòng nào cũng có thể đo được cả hai loại dòng điện AC và DC. Vì vậy, khi lựa chọn loại biến dòng, cần phải xác định rõ loại dòng điện cần đo để chọn loại biến dòng phù hợp.

Phân loại theo hình dạng ( Dạng Trụ, Vuông Tròn)

Nếu xét trên phương diện hình dạng trực quan nhất. Thì biến dòng sẽ chia làm những dạng như sau:

Biến dòng Hình trụ

Biến dòng CT hình trụ là gì? Đây một loại biến dòng CT có hình dạng giống như một chiếc trụ, thường được sử dụng để đo dòng điện trong các hệ thống điện có điện áp trung bình và cao.

Về cơ bản, biến dòng CT hình trụ bao gồm một lõi từ được bọc bởi một vỏ hình trụ. Dòng điện cần đo sẽ được đi qua lõi từ, tạo ra một lưu lượng từ trường ở trong lõi từ. Lưu lượng từ trường này sẽ kích hoạt các cuộn dây cuộn trên bên ngoài lõi từ, tạo ra một tín hiệu điện tử tỉ lệ với dòng điện được đo.

Các biến dòng CT hình trụ thường được sử dụng trong các ứng dụng đo dòng điện ở mức độ trung bình và cao. Chúng có khả năng đo được dòng điện lên đến hàng nghìn ampe và thường được sử dụng trong các hệ thống điện phân phối và truyền tải điện năng.

Biến dòng CT hình trụ có nhiều kích thước và dải đo khác nhau, để phù hợp với các yêu cầu đo lường khác nhau của các ứng dụng khác nhau. 

Biến dòng Vuông

Biến dòng CT là gì? hình vuông là một loại biến dòng CT có hình dạng giống như một hộp vuông; thường được sử dụng để đo dòng điện trong các hệ thống điện có điện áp trung bình và thấp.

Về cơ bản, biến dòng CT hình vuông bao gồm một lõi từ được bọc bởi một vỏ hình vuông. Dòng điện cần đo sẽ được đi qua lõi từ; tạo ra một lưu lượng từ trường ở trong lõi từ. Lưu lượng từ trường này sẽ kích hoạt các cuộn dây cuộn trên bên ngoài lõi từ, tạo ra một tín hiệu điện tử tỉ lệ với dòng điện được đo.

Các biến dòng CT hình vuông thường được sử dụng trong các ứng dụng đo dòng điện ở mức độ thấp và trung bình. Chúng có khả năng đo được dòng điện từ vài miliampe đến hàng trăm ampe và thường được sử dụng trong các hệ thống điện cung cấp điện cho các tòa nhà, nhà máy và các thiết bị điện tử.

Biến dòng CT hình vuông có nhiều kích thước và dải đo khác nhau, để phù hợp với các yêu cầu đo lường khác nhau của các ứng dụng khác nhau.

Biến dòng Hình Tròn

Biến dòng CT hình tròn là một loại biến dòng CT có hình dạng giống như một hộp tròn; thường được sử dụng để đo dòng điện trong các hệ thống điện có điện áp trung bình và thấp.

Về cơ bản, biến dòng CT hình tròn bao gồm một lõi từ được bọc bởi một vỏ hình tròn. Dòng điện cần đo sẽ được đi qua lõi từ, tạo ra một lưu lượng từ trường ở trong lõi từ. Lưu lượng từ trường này sẽ kích hoạt các cuộn dây cuộn trên bên ngoài lõi từ, tạo ra một tín hiệu điện tử tỉ lệ với dòng điện được đo.

Các biến dòng CT hình tròn thường được sử dụng trong các ứng dụng đo dòng điện ở mức độ thấp và trung bình. Chúng có khả năng đo được dòng điện từ vài miliampe đến hàng trăm ampe và thường được sử dụng trong các hệ thống điện cung cấp điện cho các tòa nhà, nhà máy và các thiết bị điện tử.

Biến dòng CT hình tròn có nhiều kích thước và dải đo khác nhau; để phù hợp với các yêu cầu đo lường khác nhau của các ứng dụng khác nhau.

Theo dạng lắp đặt (Busbar hay split-core)

Theo dạng lắp đặt thì ta phân làm hai loại như sau:

Biến dòng buồng đóng (busbar CT)

Biến dòng buồng đóng, hay còn gọi là busbar CT; là một loại biến dòng dùng để đo dòng điện trên các thanh dẫn điện (busbar) trong hệ thống điện. Các thanh dẫn điện này thường được sử dụng để truyền tải điện năng; giữa các thiết bị điện như máy biến áp; máy phát điện; hộp đấu nối và các thiết bị điều khiển khác.

Busbar CT được thiết kế dưới dạng một buồng đóng bằng kim loại, bao quanh các thanh dẫn điện để tạo ra một lưu lượng từ trường.

Các cuộn dây cuộn quanh buồng đóng sẽ thu nhận tín hiệu điện tử tương ứng với dòng điện được đo; giúp đưa tín hiệu này đến bộ đo hoặc bộ điều khiển.

Busbar CT thường được sử dụng trong các hệ thống điện có điện áp cao; nơi mà dòng điện có thể lên đến hàng ngàn ampe. Chúng được sử dụng để đo dòng điện, theo dõi tình trạng và điều khiển các thiết bị điện trong hệ thống.

Tùy thuộc vào yêu cầu đo lường cụ thể, busbar CT có thể được thiết kế với nhiều kích thước và dải đo khác nhau; để phù hợp với các yêu cầu đo lường của từng ứng dụng cụ thể trong hệ thống điện.

Biến dòng dạng kẹp (split-core CT)

Biến dòng dạng đế, hay còn gọi là split-core CT, là một loại biến dòng được thiết kế để dễ dàng lắp đặt trên dòng dây đã được lắp đặt sẵn trong hệ thống điện. Khác với các loại biến dòng khác, biến dòng dạng đế không cần phải cắt dòng dây để lắp đặt, mà có thể được lắp đặt bằng cách mở rộng đế và bọc nó xung quanh dòng dây.

Các biến dòng dạng đế thường được sử dụng trong các ứng dụng đo lường và kiểm tra hệ thống điện ở các nơi mà việc cắt dòng dây để lắp đặt biến dòng truyền thống là không thể hoặc không tiện lợi. Các ứng dụng điển hình của biến dòng dạng đế bao gồm đo lường tiêu thụ điện năng, theo dõi hiệu suất hệ thống và kiểm tra lỗi.

Biến dòng dạng đế thường được thiết kế với một lõi nam châm, được bọc bên ngoài bởi một tấm kim loại và được cố định với đế bằng các đinh hoặc khóa. Khi dòng điện chạy qua dòng dây được bọc bên trong lõi nam châm, sẽ tạo ra một lưu lượng từ trường, và cuộn dây cuộn quanh lõi này sẽ thu nhận tín hiệu điện tử tương ứng với dòng điện được đo. Tín hiệu này sẽ được đưa đến bộ đo hoặc bộ điều khiển để xử lý và hiển thị.

Biến dòng dạng đế thường có các đặc tính kỹ thuật khác nhau, bao gồm dải đo, độ chính xác, tần số và độ nhạy. Chúng có thể được lắp đặt trong các hộp điện hoặc được thiết kế để lắp đặt trực tiếp trong các thiết bị điện.

Theo giá trị dòng điện định mức (mA, A, kA)

Theo giá trị dòng didneje thì chúng ta có thể phân chúng thành dạng Dòng điện cao và Dòng Điện Thấp.

Biến dòng 100A, 200A

Các biến dòng CT có phạm vi đo lường nhỏ, thường từ vài mA đến vài chục A; và được sử dụng trong các ứng dụng đo dòng tiêu thụ điện; cho các thiết bị điện gia dụng và các đoạn dây dẫn ngắn.

Chúng thường được sử dụng để đo dòng điện AC; và thường được thiết kế với một số lượng lớn các vòng dây trên một lõi từ; để tạo ra tỷ số biến dòng phù hợp với ứng dụng cụ thể.

Ví dụ, một biến dòng CT có tỷ số biến dòng 100:1 có thể đo một dòng điện vào từ 100 mA; và đưa ra một dòng điện ra 1 mA để đưa vào một thiết bị đo dòng điện có độ nhạy cao hơn.

Biến dòng định mức cao

Các biến dòng CT có phạm vi đo lường lớn được sử dụng để đo dòng điện; trong các hệ thống điện cao áp và siêu cao áp, thường từ vài chục A đến hàng trăm kA.

Chúng được thiết kế để đo dòng điện AC và có thể có nhiều khả năng đo lường khác nhau; ví dụ như khả năng đo dòng điện đi qua một pha duy nhất; hoặc đo dòng điện đi qua tất cả các pha của một hệ thống ba pha.

Các biến dòng CT lớn thường được thiết kế với một hoặc nhiều lõi từ lớn; và có thể chứa một số lượng lớn các vòng dây để tạo ra tỷ số biến dòng phù hợp với ứng dụng cụ thể.

Ngoài ra, chúng thường được kết hợp với một số thiết bị bảo vệ; để đảm bảo an toàn và hiệu suất đo lường; ví dụ như bộ giảm tải, bộ giảm áp; máy tính xử lý dữ liệu; bộ phát hiện quá tải; và các cảm biến nhiệt độ.

Các hãng biến dòng

Trên thế giới hiện nay có rất nhiều chủng loại cũng như nhà sản xuất biến dòng. Phỏ biến nhất ở Việt Nam là các hãng sau:

Biến dòng Omega

Hãng Omega Engineering; là một trong những nhà sản xuất và cung cấp các thiết bị đo lường; và kiểm soát quy trình hàng đầu thế giới. Trong danh mục sản phẩm của mình; Omega cũng cung cấp các loại biến dòng; bao gồm cả biến dòng AC và DC.

• Các sản phẩm biến dòng của Omega được thiết kế để đáp ứng các yêu cầu đo lường; và kiểm soát dòng điện trong nhiều ứng dụng khác nhau.

• Các sản phẩm biến dòng của Omega; được thiết kế và sản xuất để đáp ứng các yêu cầu khắt khe nhất; của các ứng dụng đo lường và kiểm soát dòng điện. Hơn nữa, các sản phẩm của Omega thường có độ chính xác và độ tin cậy cao; đảm bảo cho người dùng sự an toàn và hiệu quả trong các quy trình sản xuất và kiểm soát.

Biến dòng Schneider

• Schneider Electric là một trong những nhà sản xuất hàng đầu thế giới về các thiết bị điện; tự động hóa và quản lý năng lượng. Họ cung cấp nhiều loại biến dòng cho các ứng dụng đo lường và kiểm soát dòng điện.

• Các sản phẩm biến dòng của Schneider Electric; được thiết kế và sản xuất với chất lượng cao và độ tin cậy; đảm bảo cho người dùng sự an toàn và hiệu quả trong các quy trình sản xuất và kiểm soát. Ngoài ra, Schneider Electric cũng cung cấp các phụ kiện; và thiết bị kèm theo cho các sản phẩm biến dòng của họ; giúp người dùng dễ dàng lắp đặt và sử dụng các sản phẩm này.

Biến dòng Emic

• EMIC (Eminence Instrumentation Company) là một trong những nhà sản xuất hàng đầu tại Ấn Độ; về các sản phẩm đo lường; kiểm soát và quản lý năng lượng. EMIC cung cấp nhiều loại biến dòng cho các ứng dụng đo lường và kiểm soát dòng điện.

• Các sản phẩm biến dòng của EMIC; được thiết kế và sản xuất với chất lượng cao và độ tin cậy; đảm bảo cho người dùng sự an toàn và hiệu quả trong các quy trình sản xuất và kiểm soát. Ngoài ra, EMIC cũng cung cấp các phụ kiện; và thiết bị kèm theo cho các sản phẩm biến dòng của họ; giúp người dùng dễ dàng lắp đặt và sử dụng các sản phẩm này.

Biến dòng Seneca

Seneca là một nhà sản xuất hàng đầu của Ý về các sản phẩm đo lường và kiểm soát. Seneca cung cấp nhiều loại biến dòng cho các ứng dụng đo lường và kiểm soát dòng điện.

Các sản phẩm biến dòng của Seneca bao gồm

• Biến dòng AC: Seneca cung cấp các biến dòng AC cho các ứng dụng công nghiệp; và dân dụng với nhiều loại dải đo và tần số đo khác nhau; từ vài mA đến hàng trăm kA và tần số từ 50 Hz đến 400 Hz. Các biến dòng AC của Seneca có độ chính xác cao; và đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn và chất lượng cao nhất.

• Biến dòng DC: Seneca cung cấp các biến dòng DC; cho các ứng dụng đo lường và kiểm soát dòng điện DC. Các biến dòng DC của Seneca có độ chính xác cao; và có thể đo được các dải dòng điện từ vài mA đến hàng trăm A
• Biến dòng chính xác: Seneca cũng cung cấp các loại biến dòng chính xác; bao gồm biến dòng vòng đóng và biến dòng vòng cắt. Các sản phẩm này được thiết kế để đo lường các dòng điện có giá trị rất nhỏ; với độ chính xác đo lường rất cao.

Các sản phẩm biến dòng của Seneca; được thiết kế và sản xuất với chất lượng cao và độ tin cậy; đảm bảo cho người dùng sự an toàn và hiệu quả trong các quy trình sản xuất và kiểm soát. Ngoài ra, Seneca cũng cung cấp các phụ kiện và thiết bị kèm theo; cho các sản phẩm biến dòng của họ; giúp người dùng dễ dàng lắp đặt và sử dụng các sản phẩm này.

Kết luận

Như vật tóm gọn lại kiến thức trong bài viết Biến dòng là gì? này chúng ta có thể kết luận được. Biến dòng (CT) là thiết bị dùng để đo và biến đổi dòng điện AC; từ mức cao sang mức thấp; phù hợp với thiết bị đo dòng điện. Nó được sử dụng trong các hệ thống điện công nghiệp để đo dòng điện; trong đường dây truyền tải và đường dây phân phối; và trong các ứng dụng điện gia dụng để đo dòng tiêu thụ điện của các thiết bị điện. Biến dòng CT được thiết kế với tỷ số biến dòng phù hợp với ứng dụng cụ thể; và bao gồm một hoặc nhiều lõi từ và các vòng dây.

Bài viết tham khảo: Biến dòng Analog 4-20mA

Liên Hệ

Kỹ sư cơ điện tử – Mr. Trọng

Zalo/mobie: 0975 116 329

Mail: trongle@huphaco.vn